FI103451B - Ristikytkentälaitteen osan kolmitilainen lähtö - Google Patents

Description

103451

Ristikytkentälaitteen osan kolmitilainen lähtö -Korskopplingsapparatandelens trivalent utgäng 5 Keksintö koskee yleisesti ristikytkentälaitteita, joissa on liitännät ulkoista tiedonsiirtojärjestelmää varten, joita liitäntöjä ohjaa ristikytkentälaitteen sisäinen ohjauspiiri. Erityisesti keksintö koskee mainitunlaisia laitteita, joissa tiettyä liitäntää voi ohjata ainakin kaksi toisilleen vaihtoehtoista ohjauspiiriä.

10 Kuva la esittää erästä solukkoradiojärjestelmän tukiasemaverkkoa, jossa on tukiasemaohjain 100 (BSC, Base Station Controller) sekä useita tukiasemia 101 (BTS, Base Transceiver Station). Tukiasemaohjain 100 on edelleen yhteydessä matkapuhelinkeskukseen, jota ei ole esitetty kuvassa. Tiedon siirtämiseksi tukiasemaohjaimen 100 ja tukiasemien 101 välillä niitä yhdistää joukko 15 tiedonsiirtoyhteyksiä, jotka muodostavat tukiasemaverkossa ns. transmissiojärjestelmän. Solukkoradiojärjestelmän, esimerkiksi GSM-järjestelmän (Global System for Mobile telecommunications), standardit eivät yleensä määrittele tukiasemaverkossa käytettävää transmissiotapaa muuten kuin siltä edellytettävän toiminnallisuuden muodossa. GSM-järjestelmässä standardin määrittelemää kahden 20 tukiaseman tai tukiaseman ja tukiasemaohjaimen välistä rajapintaa nimitetään Abis-rajapinnaksi. Transmissiotapa voi olla esimerkiksi 2 Mbit/s:n tai 1,5 Mbit/s:n PCM-yhteys (Pulse Coded Modulation; ITU-T G.703 ja G.704), SDH-yhteys (Synchronous Digital Hierarchy; ITU-T G.774.03), ATM-yhteys (Asynchronous Transfer Mode; ETS 300 371), ISDN-yhteys (Integrated Services Digital Network), 25 HDSL-yhteys (High Density Digital Subscriber Line). Fyysisenä yhteytenä voi olla tavanomainen kuparijohdin, valokaapeli tai mikroaaltoradiolinkki.

Kuvan la esittämän järjestelmän tukiasemissa ja tukiasemaohjaimessa liitäntä transmissiojärjestelmään tapahtuu ristikytkentälaitteen 102 välityksellä. Tukiaseman 30 ristikytkentälaite 102 voi koostua yhdestä tai useammasta transmissioyksiköstä (TRU, engl. TRansmission Unit). Ristikytkennällä tarkoitetaan sitä, että ristikytkennän toteuttavaan laitteeseen sisääntulevaa kehyksittäin järjestettyä dataa voidaan kytkeä laitteessa lähtösuuntaan niin, että databittien sijainti kehyksissä on muutettavissa. Tukiaseman ristikytkentälaite "pudottaa" tietyt 35 transmissiojärjestelmän kehyksen bitit ja aikavälit kyseisen tukiaseman käyttöön eli ohjaa tietyissä aikaväleissä saapuvat, kyseistä tukiasemaa koskevat tiedot . · tukiasemaan ja toisaalta liittää tukiasemalta tukiasemaohjaimen suuntaan lähtevät tiedot tiettyihin, kyseisen tukiaseman käyttöön osoitettuihin aikaväleihin.

2 103451

Ristikytkentälaite voi tehdä sisääntulevalle datalle myös summaus-, monistus- tai muita operaatioita ennen datan kytkemistä lähtösuuntaan. Kun ristikytkentälaite on kalustettu joko samaan tukirakenteeseen ("räkkiin", engl. "rack") itse tukiaseman kanssa tai sen välittömään läheisyyteen, tukiasema muodostaa kompaktin yksikön ja 5 tukiasemaverkko on helposti muunneltavissa ja laajennettavissa.

Yhdelle tukiasemalle allokoitava transmissiojärjestelmän tiedonsiirtokapasiteetti riippuu siitä, montako TRX-yksikköä (Transmit/Receive) 103 se sisältää. TRX.t muodostavat radiorajapinnan päätelaitteisiin 104 ja niiden määrästä riippuu, 10 montako samanaikaista puhelu- tai datasiirtoyhteyttä tukiasema voi kerrallaan välittää. Tukiasemaverkon eri osissa voidaan myös tarvita erisuuruista transmissiokapasiteettia riippuen tukiasemaverkon topologiasta. Puumaisesti haarautuvissa tukiasemaverkoissa suurinta kapasiteettia edellytetään lähellä tukiasemaohjainta olevilta yhteyksiltä.

15

Yksinkertaisin transmissiojärjestelmä on ns. point-to-point-yhteys, jossa yksittäinen GSM-tukiasema on suoraan yhteydessä tukiasemaohjaimeen ja tämän kautta keskukseen. Kuitenkin esim. 2 Mbit/s PCM:n tapauksessa yhden TRX:n sisältämän tukiaseman vaatima liikennekapasiteetti on varsin pieni verrattuna koko 20 siirtokaistaan. Tyypillisesti yhtä TRX:ää kohti varataan kaksi ja puoli aikaväliä PCM-kehyksesta (6-8 puhekanavaa ja signalointi) eli 160 kbit/s. Tämän vuoksi point-to-point-yhteys tuhlaa usein kapasiteettia ja tulee kustannuksiltaan kalliiksi. Sen sijaan esim. olemassa olevien ISDN-yhteyksien käyttö voi olla houkuttelevaa point-to-point-yhteyksiin. Verkon varmennusta voidaan suorittaa kahdentamalla . 25 point-to-point-yhteyksiä (redundant point-to-point).

Transmissiosiirtokaistaa voidaan käyttää tehokkaammin hyväksi ketjuttamalla tukiasemia (ns. multidrop-chain -rakenne). Ketjussa useat tukiasemat jakavat aikajakoisesti saman transmissiomedian ja yhteyden kapasiteetti saadaan tarkemmin 30 hyötykäyttöön. Tällöin tukiasemaan integroitu ristikytkentätoiminnallisuus pääsee oikeuksiinsa, kun aikavälijärjestelyt voidaan tehdä itse tukiaseman sisällä.

Rengasverkkoja (engl. loop network) käytetään verkonvarmennustapauksissa. Tukiasemat kytketään renkaaksi, jolloin koko ajan on olemassa transmissioyhteys 35 renkaan kumpaankin suuntaan kultakin tukiasemalta BSC:hen. Normaalitilanteessa jompikumpi ehjistä yhteyksistä on kytkettynä. Verkon tilan tarkkailuun käytetään , status-bittejä, ns. pilot-bittejä, joita kukin tukiasema lähettää kumpaankin siirtosuuntaan renkaassa. Muutos pilot-bitin tilassa kertoo verkkovauriosta, jolloin 3 103451 tukiasemien ristikytkentälaitteet kytketään varmentavalle yhteydelle. Myös verkon synkronointitieto välitetään omien statusbittien välityksellä. Mahdollisimman nopea yhteydenvaihto mahdollistaa verkon toiminnan puheluiden katkeamatta myös vikatilanteissa. GSM-puhelu sietää noin 500 ms katkon transmissioyhteydellä ilman 5 varsinaisen puhelun katkeamista.

Kuva Ib esittää erästä tekniikan tason mukaista GSM-tukiaseman ristikytkentälaitetta. Siinä on kaksi erillistä transmissioyksikköä 110 ja 111. Kummastakin transmissioyksiköstä on GSM-standardien mukainen Abis-rajapinta 10 "ulospäin", siis joko tukiasemaohjaimeen tai toiseen tukiasemaan (ei esitetty kuvassa). Lisäksi kummastakin transmissioyksiköstä on tukiasemaohjaimen suuntaan käytönhallintayhteys. Toinen transmissioyksiköistä on myös yhteydessä tukiaseman sisäiseen dataväylään, jonka kautta välitetään tukiaseman välittämiin päätelaitteiden puhelu- ja signalointiyhteyksiin liittyvä alassuuntainen data 15 tukiaseman TRX-yksiköihin (ei esitetty kuvassa) ja vastaavasti ylössuuntainen data TRX-yksiköistä kohti tukiasemaohjainta. Tekniikan tason mukaisessa toteutuksessa ristikytkentälaitteen transmissioyksiköt 110 ja 111 ovat täysin erillisiä, ja kummallakin on oma sisäinen ristikytkentäväylänsä. Transmissioyksiköt ovat yhteydessä toisiinsa Abis-rajapinnan kautta kuvassa Ib esitetyllä tavalla.

20

Tulevaisuuden solukkoradiojärjestelmissä keskimääräinen solukoko on pienempi ja solujen lukumäärä vastaavasti suurempi kuin nykyään, jolloin transmissiojärjestelmiin on voitava liittää entistä enemmän tukiasemia ja verkkotopologioista ja ristikytkennöistä tulee entistä monimutkaisempia. . 25 Transmissiomediasta vastaava operaattori ei välttämättä ole sama kuin solukkoradiojärjestelmän toimintaa pyörittävä operaattori, jolloin jälkimmäisen on voitava toteuttaa tukiasemien ja tukiasemaohjainten välinen transmissio käyttäen mahdollisimman edullisesti ja tehokkaasti tarjolla olevia erilaisia tiedonsiirtomahdollisuuksia.

30 Tämän keksinnön tavoitteena on esittää uudenlainen solukkoradiojärjestelmän tukiaseman transmissioyksikkö, joka on tekniikan tasoon nähden suorituskyvyltään ja tilankäytöltään tehokkaampi ja joka on helposti muunneltavissa erilaisiin transmissioy mpäristöihin.

35

Keksinnön tavoitteet saavutetaan hajauttamalla ristikytkentä modulaarisen . transmissioyksikön eri osiin, jotka sisällytetään transmissioyksikköön sen • · mukaisesti, minkälaisessa transmissioympäristössä tukiasema toimii, jolloin kukin 4 103451 osa toteuttaa rajapinnan transmissioyksikön ja tietyn transmissiomedian välillä. Osien välillä on ristikytkentäväylä, jonka kehysrakenne koostuu numeroiduista lohkoista. Ristikytkentää tekevän prosessorin ohjauskäskyt sisältävät lohkonumeron, ja sellaiset lohkonumerot, jotka eivät viittaa kehysrakenteen lohkoihin, voidaan 5 ottaa muunlaisiin ohjaustarkoituksiin.

Keksinnön mukainen ristikytkentälaite käsittää ristikytkentäprosessorin, ohjausmuistin, datamuistin ja joukon lähetinliitäntöjä. Ristikytkentäprosessori on järjestetty lukemaan käskyjä ohjausmuistista ja vasteena tietyn ensimmäisen käskyn 10 lukemiselle ohjausmuistista lukemaan tietty data datamuistista ja kytkemään se tiettyyn lähetinliitäntään. Ristikytkentälaitteelle on tunnusomaista, että mainittu ristikytkentäprosessori on järjestetty vasteena tietyn toisen käskyn lukemiselle ohjausmuistista asettamaan mainittu lähetinliitäntä suuri-impedanssiseen tilaan.

15 Keksintö kohdistuu myös menetelmään ristikytkentälaitteen ohjaamiseksi. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että se käsittää vaiheet, joissa - ristikytkentäväylälle kirjoittaville ristikytkentälaitteen osille allokoidaan ristikytkentäväylän kehysrakenteesta tietyt numeroidut lohkot, 20 - ohjausmuistiin tallennettavat käskyt muodostetaan siten, että ne sisältävät lohkonumeron, joka ilmaisee, minkänumeroisesta ristikytkentäväylän kehysrakenteen lohkosta ristikytkentäprosessorin on kytkettävä dataa vasteena kyseisen käskyn lukemiselle, ja - vasteena sellaisen käskyn lukemiselle, joka sisältää tietyn ensimmäisen 25 lohkonumeron, joka ei ilmaise mitään ristikytkentäväylän kehysrakenteen lohkoa, ristikytkentäprosessori asettaa tietyn lähetinliitännän suuri-impedanssiseen tilaan.

Keksinnöllisessä rakenneratkaisussa transmissioyhteyksien vaatima toiminnallisuus ja ristikytkentä on toteutettu modulaarisesti hajauttamalla ne useaan osaan, joita 30 nimitetään tässä patenttihakemuksessa transmissioyksiköiksi. Hajauttaminen on ymmärrettävä siten, että yksittäinenkin transmissioyksikkö voi muodostaa kaikki tukiaseman transmissioyhteydet, mutta kapasiteettitarpeen mukaan yksiköitä voidaan lisätä tukiaseman kalustukseen, jolloin ne toimivat yhtenä kokonaisuutena. Ristikytkentä on transmissioyksiköiden kesken yhteinen tietyssä ns. äitilevyssä 35 olevan rinnakkaisväylän kautta, joka yhdistää transmissioyksiköt toisiinsa ja joka on edullisimmin kahdennettu varmennussyistä. Tukiaseman ohjauksen kannalta transmissioyksiköt muodostavat yhden hallittavan kokonaisuuden. Kukin transmissioyksikkö toteuttaa tietyntyyppisen standarditransmissiorajapinnan.

• · 5 103451 GSM-liikennemäärien kasvaessa nousee esille myös tarve erityyppisiin transmissiorajapintoihin samassa tukiasemassa. Tämän vuoksi uudessa tukiasemaratkaisussa voidaan käyttää useaa eri tyyppiä olevia transmissioyksikköjä. . 5 Transmissioyksikössä tietty ensimmäinen osa toteuttaa transmissiorajapinnan ja muuntaa vastaanotetun ristikytkettävän datan transmissiojärjestelmässä käytetystä tiedonsiirtomuodosta ristikytkentälaitteen sisäiseen tiedonsiirtomuotoon. Tässä muodossa ristikytkettävä data kirjoitetaan transmissioyksikköjä yhdistävään ristikytkentäväylään. Muut transmissioyksikön osat käsittävät edullisesti ainakin 10 ristikytkennän, yksikön hallinnan, synkronoinnin muihin transmissioyksiköihin sekä liitännät tukiaseman äitilevyyn. Transmissioyksikkö voi koostua yhdestä tai useammasta piirilevystä. Jäljempänä termi "erityinen osa" viittaa transmissiorajapinnan toteuttaviin osiin ja termi "yleinen osa" viittaa ristikytkentä-ja väyläliitäntälohkoon. Transmissioyksikköön voi edellä mainittujen toimintojen 15 lisäksi sisältyä myös muita toiminnallisia lohkoja.

Transmissioyksikön erityinen osa osa sovittaa tukiaseman ristikytkentälaitteen tukiasemaverkon transmissiojärjestelmään, joka voi olla esimerkiksi PCM-, HDSL-tai ISDN-tyyppinen. Erityisessä osassa voi edullisesti olla myös sovitinpiirit eri 20 fyysisiä transmissiomedioita varten, kuten kuparikaapelia, valokaapelia tai radiolinkkiä varten.

Transmissioyksiköiden yleisten osien välillä ristikytkettävä data kulkee kehyksinä ristikytkentäväylää pitkin. Kukin yleinen osa sisältää kytkentäpiirin, jonka 25 datamuistiin kirjoittuu kaikki ristikytkentäväylällä näkyvä data kehys kerrallaan. Kytkentäpiiri on piirikokonaisuus, jonka sisältämä ristikytkentäprosessori lukee käskyjä ohjausmuistista ja käskyjen määrittämää ristikytkettävää dataa datamuistista. Käskyissä määritetään erityisesti, mistä tallennetun kehyksen lohkosta dataa on kulloinkin luettava. Jos käskyssä on sellainen lohkonumero, jolla 30 ei ole vastinetta ristikytkentäväylän kehysrakenteessa, ristikytkentäprosessori tekee jotain muuta, esimerkiksi asettaa jonkin transmissioyksikön erityiseen osaan vievistä lähetinliitännöistä suuri-impedanssiseen tilaan.

Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä 35 esitettyihin edullisiin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuviin, joissa kuva la esittää tunnettua tukiasemaverkkoa, 6 103451 kuva Ib esittää tunnettua tukiaseman ristikytkentälaitetta, kuva 2 esittää ristikytkentälaitetta, jossa voidaan soveltaa keksintöä, 5 kuva 3 esittää yksityiskohtaisemmin erästä kuvan 2 osaa, kuva 4 esittää yksityiskohtaisemmin erästä toista kuvan 2 osaa, kuva 5 esittää erästä vaihtoehtoa kuvan 4 esittämälle osalle, 10 kuva 6 esittää tekniikan tason mukaista menettelyä kolmitilalähtöjen aikaansaamiseksi kuvan 5 mukaisessa laitteessa ja kuva 7 esittää keksinnön mukaista menettelyä kolmitilalähtöjen 15 aikaansaamiseksi kuvan 5 mukaisessa laitteessa.

Kuvissa käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta.

Kuvassa 2 esitetään esimerkki uudesta tukiaseman ristikytkentälaitteen rakenteesta. 20 Ristikytkentälaitteessa on ainakin yksi transmissioyksikkö 200. Siinä voi olla myös useampia transmissioyksikköjä riippuen tarvittavien transmissioyhteyksien laadusta ja määrästä. Kukin transmissioyksikkö 200 koostuu yleisestä osasta 202 ja erityisestä osasta 204. Edullisessa suoritusmuodossa kukin transmissioyksikkö on rakennettu yhdelle piirikortille, jolle on toteutettu tarvittavat fyysiset liitännät sekä 25 yleisen osan 202 ja erityisen osan 204 tarvitsemat toiminnalliset elimet.

Transmissioyksiköt on kytketty sähköisesti tukiaseman sisäiseen kahdennettuun ristikytkentäväylään. Transmissioyksiköt voidaan kytkeä myös tukiaseman lähetin/vastaanotinyksiköiden eli TRX:ien käyttämään dataväylään. Tyypillisessä toteutusmuodossa, jossa tukiaseman TRX-yksiköt on kytketty dataväylään, ainakin 30 yhden transmissioyksikön on oltava kytketty myös dataväylään tiedonsiirron mahdollistamiseksi TRX-yksiköiden ja tukiaseman ulkopuolisten transmissioyhteyksien välillä transmissioyksiköiden kautta. Keksinnön muissa toteutusmuodoissa TRX-yksiköt voivat olla kytketty myös ristikytkentäväylään.

35 Kuvassa 2 esitettyjen ristikytkentäväylien ja dataväylien lisäksi tukiasemaan voidaan toteuttaa myös muita väyliä transmissioyksiköiden toiminnan ohjaamista ja synkronointia varten. Tällaisessa sovellusmuodossa transmissioyksiköt kytketään myös tällaisiin väyliin.

7 103451

Kunkin transmissioyksikön 200 erityisestä osasta 204 lähtee ainakin yksi kaksisuuntainen ulkoinen transmissioyhteys 206, joka voi olla esimerkiksi PCM-yhteys, SDH-yhteys, ATM-yhteys, ISDN-yhteys, HDSL-yhteys tai jokin muu 5 yhteys. RRI-tyyppinen (Radio Relay Interface) erityinen osa on edullisesti suoraan yhteydessä tukiaseman mikroaaltoradion ulkoyksikköön. Yhdessä ristikytkentälaitteessa kaikkien transmissioyksiköiden erityisestä osasta voi lähteä samanlainen ulkoinen transmissioyhteys tai niitä voi olla erilaisia. Lisäksi yhteen transmissioyksikköön voidaan toteuttaa liitännät kahta tai useampaa erityyppistä 10 transmissioyhteyttä varten. Erityisen osan 204 ja yleisen osan 202 välinen tiedonsiirto kannattaa järjestää oleellisesti samanlaiseksi kaikissa transmissioyksiköissä riippumatta ulkoisen transmissioyhteyden tyypistä. Eräs edullinen ratkaisu on muodostaa erityisen osan ja yleisen osan välille N kappaletta vakiokapasiteettisia (esimerkiksi 2048 Mbit/s) yhteyksiä, missä luku N valitaan niin, 15 että erityisen osan ja yleisen osan välinen tiedonsiirtokapasiteetti on ainakin yhtä suuri kuin erityiseen osaan liittyvien transmissioyhteyksien yhteenlaskettu kapasiteetti.

Kuva 3 esittää tarkemmin erästä keksinnön mukaisen ristikytkentälaitteen 20 transmissioyksikön erityistä osaa 300, joka on tarkoitettu PCM-signaalin lähetykseen ja vastaanottoon. Siinä on N-kanavainen linjaliitäntäpiiri 301, joka vastaanotossa adaptoituu vastaanotettuun signaalitasoon sekä ekstraktoi ja regeneroi kelloinformaation datasta. Linjaimpedanssi voi olla sovelluksesta riippuen 75 Ω, 120 Ω (El) tai 100 Ω (Tl). Lähetyksessä linjaliitäntäpiiri 301 sovittaa lähetettävän 25 datan sähköisesti itse transmissiomediaan, joka on koaksiaalikaapeli tai kierretty parikaapeli. Transmissiolinjan loogisen terminoinnin toteuttaa N-kanavainen framer-piiri 303. Vastaanotossa se purkaa linjakoodauksen (esimerkiksi HDB3, High Density Bipolar 3; AMI, Alternate Mark Inversion tai B8ZS, Binary 8 Zero Substitution) ja lukittuu kehysvaiheeseen datavirrassa olevien kehyslukitussanojen 30 avulla. Framer-piirissä 303 on lisäksi muuta toiminnallisuutta mm. overhead-datan käsittelyyn; kanavakohtaisen signaloinnin purkaminen, Tl:n HDLC-viestien käsittely, erilaisten hälytystietojen käsittely yms. Lopulta erityinen osa tarjoaa datavirran yleiseen osaan päin muodossa, jossa kello on erotettu datasta erilliseksi signaaliksi ja lisäksi kehyksen alku ilmoitetaan omalla signaalillaan. 35 Lähtösuunnassa em. toimenpiteet suoritetaan päinvastaisessa järjestyksessä.

Riippumatta siitä, onko transmissiorajapinta 2,048 Mbit/s (El) vai 1,554 Mbit/s (Tl), framer-piiri 303 tarjoaa aina N x 2,048 Mbit/s rajapinnan yleiseen osaan päin.

8 103451 Tämä aikaansaadaan framer-piirin 303 sisäisellä datan puskuroinnilla ja datan sijoittamisella framer-piirin 303 ja yleisen osan 202 välisissä yhteyksissä El-kehysrakenteeseen, jolloin jos transmission yhteydessä käytetään pienempikapasiteettista Tl-kehysrakennetta, El-kehysrakenteen "ylimääräiset" 5 aikavälit täytetään pseudodatalla. Sama periaate pätee myös muihin erityisen osan sovelluksiin; rajapinta yleiseen osaan on aina N x 2,048 Mbit/s.

Kuva 4 esittää yksinkertaistettuna erään transmissioyksikön yleisen osan 202 sähköistä perusrakennetta. Yleinen osa käsittää ristikytkentäpiirin 231, joka on 10 tavallisesti ASIC-piiri (Application Specific Integrated Circuit) ja josta käytetään jatkossa nimitystä kytkentäpiiri. Lisäksi yleinen osa käsittää oskillaattorin 232, mikroprosessorin 233 sekä ristikytkentäväyläliitännän 234. Lähetin- ja vastaanotinlohkot 235a ja 235b erityisen osan kanssa käytävää tiedonvaihtoa varten sijaitsevat kytkentäpiirissä 231, joka käsittää lisäksi mm. ristikytkentäprosessorin 15 236, datamuistin (DM, Data Memory) 237 ja ohjausmuistin (CM, Control Memory) 238. Datamuisti 237 toimii datan välivarastona, johon kytkentäpiirin kautta lähtösuuntaan eli ristikytkentäväylältä lähetinlohkoihin kulkeva data tallennetaan väliaikaisesti sen uudelleenjärjestelyä varten. Mikroprosessori 233 ohjaa koko yleisen osan toimintaa.

20

Yleinen osa on ristikytkentäväyläliitännän 234 välityksellä yhteydessä ristikytkentälaitteen ristikytkentäväylään, jossa tieto esiintyy tietyn väyläprotokollan määrittämässä muodossa. Ristikytkentäväylällä siirrettävä tieto on järjestetty tietynlaisiksi, säännöllisen muotoisiksi kehyksiksi. Jokainen ristikytkentäväylällä 25 näkyvä kehys tallentuu vuorollaan ristikytkentäpiirin 231 datamuistiin DM. Ristikytkentäprosessori XC lukee dataa datamuistista DM esimerkiksi tavu kerrallaan ja kirjoittaa luetun datan lähetinlohkoihin 235a, jotka johtavat transmissioyksikön erityiseen osaan. Pienintä datamäärää, jonka käsittelyä kirjoitusoperaation yhteydessä voidaan hallita muusta datasta riippumatta, 30 nimitetään granulariteetiksi. Jos granulariteetti on yksi bitti, jokaista datamuistista DM luettavaa ja lähetinlohkoihin 235a kirjoitettavaa bittiä voidaan ohjata muista biteistä riippumatta. Ohjausmuistista CM luetut käskysanat määräävät, minkälaisessa järjestyksessä datamuistista DM luettu data kirjoitetaan lähetinlohkoihin 235a.

Yksi tekniikan tason mukainen GSM-puheluyhteys varaa transmissiojärjestelmästä 16 kbit/s:n kapasiteetin, joka vastaa PCM-transmissiojärjestelmän kehyksessä kahta bittiä (standardien G.703 ja G.704 mukaisesti PCM-kehykset toistuvat 35 9 103451 transmissio)ärjestelmässä 8000 kertaa sekunnissa, jolloin yksi bitti per kehys vastaa 8 kbit/s:n kapasiteettia). Keksinnön mukaisessa ristikytkentälaitteessa on kuitenkin edullista varautua myös suunnitteilla oleviin ns. puolinopeus-GSM-yhteyksiin, joista kukin edustaa vain 8 kbit/s:n transmissiokapasiteettia. Koska näitä yhteyksiä 5 on voitava käsitellä ristikytkentälaitteissa toisistaan riippumatta ja koska lisäksi on edullista varautua standardien G.703 ja G.704 mukaisen CAS-signaloinnin (Channel Associated Signalling) välittämiseen ristikytkentälaitteissa, granulariteetin on oltava yksi bitti.

10 Kuva 5 esittää yksinkertaistettuna erään toisen transmissioyksikön yleisen osan 502 sähköistä perusrakennetta. Yleinen osa käsittää tässä tapauksessa kaksi rinnakkaista ristikytkentäpiiriä 531 ja 532, jotka sinänsä ovat samanlaisia ASIC-piirejä eli kytkentäpiirejä kuin mitä edellä on selostettu viitaten kuvaan 4. Kahta kytkentäpiiriä lukuunottamatta kuvassa 5 esitetty yleinen osa on samanlainen kuin kuvassa 4 eli se 15 käsittää oskillaattorin 232, mikroprosessorin 233 sekä ristikytkentäväyläliitännän 234. Viimeksimainitusta on kirjoitusyhteys molempiin kytkentäpiireihin, jotta ristikytkentäväylällä liikkuvat kehykset voidaan kirjoittaa molempien kytkentäpiirien datamuistiin. Sekä ensimmäinen 531 että toinen kytkentäpiiri 532 käsittää lähetin- ja vastaanotinlohkot 235a ja 235b erityistä osaa varten. Niiden 20 lähetinlohkoista 235a lähtevät datalinjat yhdistyvät ennen erityistä osaa. Lisäksi kytkentäpiirit 531 ja 532 käsittävät mm. ristikytkentäprosessorin 236, datamuistin (DM, Data Memory) 237 ja ohjausmuistin (CM, Control Memory) 238.

Kuvan 5 esittämässä tapauksessa molemmat kytkentäpiirit 531 ja 532 lukevat 25 ristikytkettävän datan samasta ristikytkentäväylästä. On kuitenkin mahdollista, että kaksi kytkentäpiiriä käsittävässä yleisessä osassa eri kytkentäpiirit lukevat ristikytkettävän datan eri ristikytkentäväylästä, jos ristikytkentälaite, johon ne on asennettu, käsittää useita ristikytkentäväyliä. Lisäksi voidaan esittää keksinnön suoritusmuoto, jossa yleistä osaa vastaava kytkentä käsittää kytkentäpiiriä 30 vastaavan, varsinaista ristikytkentää tekevän piirin rinnalla jonkin toisen piirin, joka tuottaa jostain mielivaltaisesta lähteestä ristikytkettävää dataa ja jonka ainakin yksi lähetinliitäntä on kytketty yhteen varsinaista ristikytkentää tekevän piirin jonkin lähetinliitännän kanssa. Keksintö on täysin sovellettavissa myös tällaisiin kytkentöihin.

Kuvan 5 esittämässä tapauksessa molemmat kytkentäpiirit 531 ja 532 eivät voi kirjoittaa haluamaansa bittiä tiettyyn, erityiseen osaan johtavaan datalinjaan samanaikaisesti. Kun ensimmäinen kytkentäpiiri 531 kirjoittaa kyseiseen 35 10 103451 datalinjaan, samaan datalinjaan liittyvän lähetinlohkon 235a on toisessa kytkentäpiirissä 532 oltava ns. suuri-impedanssisessa tilassa. Lähtöä, joka voi olla tarvittaessa loogisessa tilassa 0, loogisessa tilassa 1 tai suuri-impedanssisessa tilassa, nimitetään kolmitilaiseksi lähdöksi (engl. three-state output). Keksinnön 5 ymmärtämisen helpottamiseksi seuraavassa selostetaan aluksi lyhyesti sitä, miten ohjausmuistin lukeminen yleisesti vaikuttaa ristikytkentäprosessorin toimintaan ja miten data on järjestetty datamuistiin.

Ristikytkentäprosessori lukee ohjausmuistia järjestyksessä syklisesti lähtösuunnan 10 kehysvaiheen tahdissa. Kunkin ohjausmuistista luetun käskyn sisältö tulkitaan, ts. tutkitaan, minkätyyppinen käsky on kyseessä. Riippuen käskyn määräämästä kytkentätyypistä, datamuistia luetaan yhdestä tai useammasta ohjaussanan osoittamasta muistipaikasta. Ohjaus- ja datamuistin luku on edullisimmin toteutettu liukuhihnamaisesti, eli kun edellisen käskyn määräämää dataa luetaan datamuistista, 15 luetaan samaan aikaan jo uutta käskysanaa ohjausmuistista. Datamuistista luetulle datalle tehdään mahdollisesti erilaisia operaatioita, joiden jälkeen data siirretään rinnakkaismuodossa kytkentäpiirin lähetinlohkoihin.

Datamuistissa oleva data on peräisin ristikytkentäväylältä, jossa käytetään tiettyä 20 kehysrakennetta. Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti ristikytkentäväylän kehys koostuu 57 lohkosta, joista 56 lohkoa käytetään ristikytkettävän datan siirtämiseen ja yhtä lohkoa käytetään ristikytkentälaitteen sisäisten ohjaustietojen välittämiseen. Kukin ristikytkettävän datan siirtoon käytettävä lohko käsittää 32 tavua ristikytkettävää dataa, joista kukin tavu käsittää kahdeksan bittiä. 25 Päällekkäisten luku- ja kirjoitusoperaatioiden välttämiseksi datamuistissa on kaksi identtistä, yhden kehyksen kokoista puoliskoa, jolloin ristikytkentäprosessori lukee dataa yhteen puoliskoon tallennetusta kehyksestä samalla kun toiseen puoliskoon kirjoitetaan seuraavaa kehystä ristikytkentäväylältä.

30 Ohjausmuistista luettu käsky koostuu osista, joista tietty ensimmäinen osa ilmoittaa ristikytkentäprosessorille käskyn tyypin, tietty toinen osa ilmoittaa, mistä datamuistin lohkosta ristikytkentäprosessorin on tällä käskyllä luettava dataa, tietty kolmas osa määrittää lohkosta tietyn aikavälin ja tietty neljäs osa määrittää aikavälistä tietyn bitin. Edulliseksi todetussa suoritusmuodossa käskyn tyypin 35 ilmaisemiseen käytetään 16-bittisen käskysanan kahta eniten merkitsevää bittiä, lohkon ilmaisemiseen kuutta seuraavaksi merkitsevintä bittiä, aikavälin ilmaisemiseen viittä sitä seuraavaksi merkitsevintä bittiä ja bitin ilmaisemiseen kolmea vähiten merkitsevää bittiä. Koska lohkon ilmaisemiseen käytetyillä kuudella 11 103451 bitillä voitaisiin ilmaista enintään 64 lohkoa ja edulliseksi todetussa ristikytkentäväylän kehysrakenteessa on vain 54 lohkoa, ylimääräisiä lohkonumeroita voidaan käyttää sellaisten käskyjen muodostamiseen, joiden mukainen operaatio ei kohdistu suoraan mihinkään datamuistiin tallennettuun 5 ristikytkentäväylältä luetun kehyksen lohkoon.

Käskysanan osoite eli sijainti ohjausmuistissa kertoo, minkä lähetinlohkon (eli -liitännän) mihin aikaväliin käskysanan mukainen operaatio vaikuttaa ja monesko kyseiseen aikaväliin vaikuttava käskysana on kyseessä. Kun ristikytkentäprosessori 10 lukee käskysanoja ohjausmuistista järjestyksessä, se siis kohdistaa käskysanojen mukaiset operaatiot vuorollaan kuhunkin lähetinlohkoon. Tarkempia tietoja ohjausmuistin käytöstä ja käskysanojen rakenteesta on tämän patenttihakemuksen kanssa samanaikaisesti jätetyssä patenttihakemuksessa "Ristikytkentäprosessorin käskyarkkitehtuuri", jossa hakija on sama kuin tässä hakemuksessa.

15

Kolmitilalähdön toteuttamiseksi kuvan 5 esittämässä ristikytkentälaitteen yleisessä osassa keksinnön mukaisella tavalla määritellään, että tietty ylimääräinen lohkonumero tarkoittaa kyseisen lähetinliitännän asettamista suuri-impedanssiseen tilaan. Jos lohkonumero ilmaistaan käskysanassa kuudella bitillä ja lohkonumeroita 20 0:sta 53:een käytetään ristikytkentäväylän kehysrakenteen 54:n kehyksen ilmaisemiseen, lohkonumerot 54-63 jäävät vapaiksi. Voidaan määritellä, että esimerkiksi lohkonumero 61 tietyssä käskysanassa tarkoittaa, että se lähetinliitäntä, johon kyseinen käskysanan osoitteensa mukaisesti liittyy, on asetettava suuri-impedanssiseen tilaan siinä aikavälissä, johon käskysana edelleen osoitteensa 25 mukaisesti liittyy. Käskysana voi sen tyypistä riippuen koskea kokonaista lähetinliitännän aikaväliä tai jotakin sen osaa. Tällöin myös asetus suuri-impedanssiseen tilaan koskee joko aikaväliä tai sen osaa.

Tekniikan tason mukainen kolmitilalähtöjen toteutus edellyttäisi, että ristikytkentä-30 ASIC:ssa 601 olisi kuvan 6 mukaisesti kutakin lähetinliitäntää 602 - 609 kohti status-rekisteri 610 - 617, jossa olisi yhtä monta bittipaikkaa kuin yleisen osan ja erityisen osan välisessä kehysrakenteessa 618 on bittejä (edellä edullisena suoritusmuotona esitetyssä G.703/G.704-kehysrakenteessa on 256 bittiä). Kukin lähetinliitäntä 602 - 609 seuraisi omaa status-rekisteriään 610 - 617 bitti bitiltä 35 yleisen osan ja erityisen osan välisen kehyksen lähettämisen tahdissa ja asettaisi itsensä suuri-impedanssiseen tilaan niiden yleisen osan ja erityisen osan välisen kehyksen bittien ajaksi, joita status-rekisterissä vastaisi tätä tarkoittava bittiarvo.

12 103451

Kun käytetään keksinnön mukaista ratkaisua, joka on esitetty kaavamaisesti kuvassa 7, kytkentäpiirissä 701 on kutakin lähetinliitäntää 702 - 709 kohti edullisimmin vain yksibittinen status-rekisteri 710 - 717, jossa oleva bittiarvo määrää, tuleeko kyseisen lähetin liitännän olla suuri-impedanssisessa tilassa vai ei. Kuvissa 6 ja 7 on 5 selvyyden vuoksi esitetty ristikytkentä-ASICista vain ristikytkentäprosessori, lähetin liitännät ja lähetinliitäntöjen kolmitilaisuuteen liittyvät rekisterit, ohjausmuisti ja datamuisti; on selvää, että piiri sisältää myös muita toiminnallisia lohkoja. Ristikytkentäprosessori 236 voi muuttaa kunkin status-rekisterin 710-717 arvoa aina luettuaan yhden kyseiseen lähetinliitäntään 702 - 709 kohdistuvan 10 käskysanan ohjausmuistista 238. Kukin lähetinliitäntä 702 - 709 lukee oman yksibittisen status-rekisterinsä 710 - 717 uudelleen jokaisen lähetettävän bitin kohdalla ja asettaa itsensä suuri-impedanssiseen tilaan havaitessaan status-rekisterissä tätä tarkoittavan arvon. Rekisterin pienuudesta johtuen ristikytkentä-ASIC yksinkertaistuu merkittävästi. Jos jokaista lähetinliitäntää kohti tarvitaan vain 15 yksi rekisteribitti 256:n asemesta, säästö on ASIC-toteutuksessa noin 6000 loogista porttia kutakin lähetinliitäntää kohti.

Kuvassa 7 on oletettu, että ristikytkentäprosessori 236 kirjoittaa ristikytketyn datan lähetinliitäntöihin 702 - 709 bitti kerrallaan eli sarjamuodossa. Voidaan kuitenkin 20 esittää keksinnön toinen suoritusmuoto, jossa ristikytkentäprosessori kirjoittaa ristikytketyn datan lähetinliitäntöihin rinnakkaismuodossa kahdeksan (tai 16 tai 32) bittiä kerrallaan ja kukin lähetinliitäntä tekee vastaanottamalleen datalle rinnakkais-sarjamuunnoksen ennen sen lähettämistä edelleen. Tällaisessa tapauksessa esillä olevaa keksintöä sovellettaisiin siten, että kutakin lähetinliitäntää kohti 25 ristikytkentä-ASICissa olisi kolmitilaisuuden koodaamista varten edellä esitetyn yksibittisen rekisterin sijasta rekisteri, jossa olisi yhtä monta bittiä kuin lähetinliitäntään kerralla kirjoitetaan rinnakkaisia bittejä (siis 8, 16 tai 32). ASIC-toteutuksessa tarvittava porttimäärä on tällöin jonkin verran suurempi kuin käytettäessä yksibittisiä rekistereitä kuvan 7 mukaisella tavalla, mutta kuitenkin 30 merkittävästi pienempi kuin tekniikan tason mukaisessa toteutuksessa, jota esittää kuva 6. Keksintö ei myöskään edellytä, että lähetinliitäntä lähettää vastaanottamansa datan eteenpäin sarjamuodossa, vaan tietyissä sovelluksissa liikennöinti edellä esitettyjen yleisen osan ja erityisen osan kaltaisten piiriyksiköiden välillä voi tapahtua myös rinnakkaismuotoisia liitäntöjä pitkin.

35

Claims (5)

103451

1. Ristikytkentälaite, joka käsittää ristikytkentäprosessorin (236), ohjausmuistin (238), datamuistin (237) ja joukon lähetinliitäntöjä (702-709) ja jossa ristikytkentä-prosessori on jäljestetty lukemaan käskyjä ohjausmuistista ja vasteena tietyn ensim-5 mäisen käskyn lukemiselle ohjausmuistista lukemaan tietty data datamuistista ja kytkemään se tiettyyn lähetinliitäntään, tunnettu siitä, että mainittu ristikytkentäpro-sessori on jäljestetty vasteena tietyn toisen käskyn lukemiselle ohjausmuistista asettamaan mainittu lähetinliitäntä suuri-impedanssiseen tilaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ristikytkentälaite, tunnettu siitä, että se käsit tää kaksi rinnakkaista piirikokonaisuutta (531, 532), joista kumpikin sisältää joukon lähetinliitäntöjä (235a) ja joiden lähetinliitännöistä ainakin yhdet on kytketty yhteiseen datalinjaan siten, että ensimmäiseen piirikokonaisuuteen kuuluva lähetinliitäntä ja toiseen piirikokonaisuuteen kuuluva lähetinliitäntä voivat molemmat kirjoittaa 15 mainittuun datalinjaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ristikytkentälaite, tunnettu siitä, että se käsittää kutakin lähetinliitäntää kohti rekisterin (710-717) sen määrittämiseksi, tuleeko lähetinliitäntöjen olla suuri-impedanssisessa tilassa, jolloin mainittu ristikytkentä- 20 prosessori on järjestetty vasteena mainitun toisen käskyn lukemiselle ohjausmuistista asettamaan kyseistä lähetinliitäntää vastaavaan rekisteriin suuri-impedanssista tilaa tarkoittava arvo,

4. Menetelmä ristikytkentälaitteen toiminnan ohjaamiseksi, joka ristikytkentälaite 25 käsittää - ristikytkentäprosessorin (236), ohjausmuistin (238), datamuistin (237), joukon lähetinliitäntöjä (702-709) ja - ristikytkentäväylän ristikytkettävän tiedon siirtämiseksi ristikytkentälaitteen osien välillä 30 ja jossa ristikytkentälaitteessa ristikytkentäprosessori on järjestetty lukemaan käsky jä ohjausmuistista ja vasteena tietyn ensimmäisen käskyn lukemiselle ohjausmuistista lukemaan tietty data datamuistista ja kytkemään se tiettyyn lähetinliitäntään, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa - ristikytkentäväylälle kirjoittaville ristikytkentälaitteen osille allokoidaan ristikyt-35 kentäväylän kehysrakenteesta tietyt numeroidut lohkot, - ohjausmuistiin tallennettavat käskyt muodostetaan siten, että ne sisältävät lohko-numeron, joka ilmaisee, minkänumeroisesta ristikytkentäväylän kehysrakenteen loh 103451 kosta ristikytkentäprosessorin on kytkettävä dataa vasteena kyseisen käskyn lukemiselle, ja - vasteena sellaisen käskyn lukemiselle, joka sisältää tietyn ensimmäisen lohkonu-meron, joka ei ilmaise mitään ristikytkentäväylän kehysrakenteen lohkoa, ristikyt-5 kentäprosessori asettaa tietyn lähetinliitännän suuri-impedanssiseen tilaan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että asettaakseen tietyn lähetinliitännän suuri-impedanssiseen tilaan vasteena sellaisen käskyn lukemiselle, joka sisältää tietyn ensimmäisen lohkonumeron, joka ei ilmaise mitään risti-10 kytkentäväylän kehysrakenteen lohkoa, ristikytkentäprosessori asettaa tiettyyn kyseistä lähetinliitäntää vastaavaan rekisteriin (710-717) suuri-impedanssista tilaa tarkoittavan arvon. 15